第三代半导体火爆下的烂尾隐忧，及国内外技术差距的认知偏差

阿尔法工场研究院 2022-04-14 07:10 851浏览 0评论 0点赞

汽车智能照明背后的“黑科技”传感器，你知道吗？ 别让示波器限制想象力，工程师新选择来了

作者 | 李薇

来源 | 问芯Voice

一位长期跟踪国内三代半产业的分析师表示，有的产线可能根本就不会建完，最后起码一半烂尾。

如果要知道硅基半导体的最前沿动态，需关注台积电设在台湾本土的 5nm/3nm 晶圆厂。欲知当前第三代半导体游戏进度如何，则可以将目光投向全球碳化硅 SiC 衬底龙头 Wolfspeed 设在美国纽约州的晶圆工厂。

技术难度高、且占器件成本一半的衬底材料，被视作碳化硅产业链关键环节，业内也有着“得衬底者得天下”的说法。

来自美国的 Wolfspeed 在全球碳化硅衬底市场占据 60% 份额，被视作第三代半导体商用进程的风向标。

Wolfspeed 斥资 4.5 亿美元建造的全球第一座 8 英寸 SiC 晶圆厂将在 2024 年达产，产能达到 2017 年的 30 倍; 营收方面，新厂贡献收入的节点预计落在 2022 年的下半年，最快会体现在 2023 财年的上半年。

国产替代

国际龙头 8 英寸量产在即，且即将兑现营收，国内业者进展如何？

目前国内碳化硅各环节已实现全产业链布局，且涌现出不少有代表性的企业。衬底环节厂商包括天岳先进、天科合达等; 外延厂商包括瀚天天成、东莞天域等; 设计厂商包括上海瞻芯电子、上海瀚薪等; IDM 厂商则有三安光电、时代电气、华润微、士兰微等。

第三代半导体被赋予战略意义，并在 2021 年列入十四五规划后，迅速成为超级风口。不过，即使是产业初具规模的当下，谈及三代半国内外企业差距有多大等议题时，仍有不少杂音。

比如，常能听到国内外三代半企业的起步时间和技术差距都不大的说法，尤其重要的是，一些基于误识的行动已为产业埋下隐忧。

从起步时间来看，全球衬底龙头已经积累 30 余年，功率器件龙头英飞凌自 1992 年开始着手碳化硅的研究，并在 2001 年成为全球首家推出碳化硅二极管的厂商，开启碳化硅的商用。这也意味着，欧日美厂商已经在在专利方面取得 30 余年的积累。

技术差距方面，国内外整体差距在 5～8 年，最显而易见的指标是工艺和成本。

国内当前碳化硅衬底以 4 英寸为主，国际一线大厂则以 6 英寸为主流，多家厂商已经可以稳定供应6英寸。一个直径 4 英寸的芯片一次可以做出 1000 个芯片，而直径 6 英寸的晶片一次则可以做成 3000 个芯片，4 英寸的产品很难有竞争力。

国内企业虽然已经在 6 英寸领域取得突破，但良率进展艰难。Wolfspeed 最早在 2015 展示 6 英寸碳化硅衬底，良率在 2017 年就达到 65%。

有业内人士透露，国内走在前沿的企业，6 英寸衬底良率在 50%～60%。一些厂商良率在 30%，也有一些厂商因为良率太低不计入统计。器件方面，国内企业学习的产品与一线厂商正在售卖的产品，有着一代的代差。

三代半概念持续升温，投资热度也高居不下。受访者坦言，“新项目多得让人听麻了”、“三代半个隔几天就有一个新项目开工”。

二级市场中也不乏露笑科技这样的长期追热点的公司，在工业大麻、蓝宝石之后，开始押宝第三代半导体。产业内更是不时传出担忧“大炼三代半”的声音，业者常常援引遍地开花的工业园和产能过剩的面板产业。

第三代半导体产业技术发展战略联盟秘书长于坤山此前公开表示：在鼓励地方政府和社会资本积极参与第三代半导体产业化的同时，要考虑到半导体产业自身存在的高风险、高投入、高技术门槛、长周期等特点，有序推进产业布局。

虽然预警的声音不少，但是获得大量政策资源倾斜的第三代半导体产业已然释放低水平、重复建设的危险信号。据国内媒体统计，过去十年全国公开报道的碳化硅项目合计投资金额已超 1300 亿元。

一位长期跟踪国内三代半产业的分析师表示，有的产线可能根本就不会建完，最后起码一半烂尾。有些是因为技术来源不明确，有的是中途股权有问题，还有的可能一开始就是骗局。他也指出，一些涉足三代半的企业闻所未闻，很多建在二、三线城市的产线也会很容易烂尾。

该分析师表示，碳化硅项目总体投资门槛相比硅基半导体要低，是未来投产率不高、项目更容易烂尾的原因。整体来看，目前国内新建项目投资金额在几亿到百亿不等，关注度最高的项目集中在百亿规模。

光伏、储能起量超预期

电动车、充电桩、新能源发电等领域，都需要用到第三代半导体技术。Yole 预测，碳化硅 SiC 市场规模有望 2025 年超过 25 亿美金，年复合增长率超过 30%。

另据 TrendForce 咨询研究推估，第三代功率半导体产值将从 2021 年的 9.8 亿美元，至 2025 年将成长至 47.1 亿美元，年复合成长率达 48%。

着眼于市场前景，Wolfspeed 、II-VI 等衬底大厂都在陆续扩增产能。扩产之外，制程转换、并购、垂直整合等也成为衬底大厂们高度一致的动作。

碳化硅产能短缺的市场情境下，业界尤其关注衬底厂商的扩产动态。

某华南区销售透露，由于增量需求快过增量供应，面向新兴市场的碳化硅衬底也存在缺货情况，且目前没有看到缓解。他表示，虽然自己在销售端，但当前最关注的议题是有多少产能可以开出。

展望未来三年供需，需结合细分领域增量如何，比如小鹏新车销量、光伏储能、充电桩是否顺畅，预计 2～3 年整体趋紧。

结合过去一年经验，他特别点名光伏、储能应用。双碳目标影响下，光伏和储能导入碳化硅的速度远超预期。

光伏功率密度要求提升，碳化硅产品变得非常迫切，在集成了储能的场景，碳化硅更是不二选择。“汽车的起量时间被认为会落在 2024 和 2025 年，当前速度符合预期，工业能源则比想象中要快。”

碳化硅在国内可再生能源领域的突出表现，与目前的碳中和进展相一致。近年，我国可再生能源装机持续增长，在被称为碳中和元年的 2021 年中，可再生能源在新增装机量中占据主导地位。

相较于可再生电源这匹黑马，电动车作为 SiC 功率半导体最重大的下游市场，一直以来都获得最多关注。

特斯拉率先导入 SiC 逆变器被视作三代半产业内的标杆事件，同时趋于主流的电动车 800v 高压架构也进一步代带来催化效应。

这股趋势也反映在 Wolfspeed 2021 财年四季度的报表中，新增订单显示，SiC 和 Wolfspeed 增长的核心动力为电动车及电动车高压架构的加速渗透。

同样看到可再生能源市场起量的，还有新洁能等国内功率器件厂商。该公司在最新发布的 2021 年年度报告中指出：公司抓住新能源碳达峰碳中和快速增长的市场需求，重点发力光伏逆变和光伏储能市场。光伏逆变和光伏储能领域将成为公司2022年重要的业绩增长点。

结语

看似火热的第三代半导体，在一级市场上呈现另一番光景。有半导体投资人表示：很多机构在 2019～2020 年开始看三代半，一级市场上三代半项目没有什么特色，只是“能做”衬底/外延/器件，这样的标的很难有好的投资回报。

当前三代半的投资已经进入下半场，水面上的早期项目已经不多。很多机构没有赶上三代半的项目机会，开始看第四代半导体项目。

纵观全球碳化硅产业，碳化硅仍处于渗透早期，真正的赢家仍未出现。

针对国内碳化硅发展进展，有业者表示：“中国的产业问题是太急于求成了。高科技企业不同于劳动密集企业，时间差摆在那里，没有十年以上的决心不可能。” 时间差以外，人才、工程化应用，以及针对三代半做有效封装等，也都是眼前迫切需要突破的障碍。

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